全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2004 , 31 (1) : 16～20
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2003 - 03 - 10 ; 修回日期 : 2003 - 07 - 08
基金项目 : 北京市自然科学基金重点项目 (6021003)3 通讯作者　Corresponding author
第一作者现在北京市农林科学院植物营养与资源研究所工作。
水分胁迫下苹果实生苗茉莉酸的积累及其与水分的
关系
兰彦平　韩振海 3 　许雪峰
(中国农业大学园艺植物研究所 , 北京 100094)
摘 　要 : 用气相色谱法测定苹果抗旱种新疆野苹果 〔Malus sieversii (Ledb) Roem. 〕和较不抗旱种平邑
甜茶 〔M. hupehensis (Pamp) Rehd. 〕根系、叶片和木质部汁液茉莉酸 (jasmonic acid , JA) 对快速和缓慢水
分胁迫的反应。结果表明 , 两个种对水分胁迫反应灵敏。水分胁迫下两个种叶片气孔阻力与根系、木质部
汁液中 JA 含量呈显著对数相关关系 , 而与叶片中 JA 含量相关不显著。
关键词 : 苹果 ; 水分胁迫 ; 新疆野苹果 ; 平邑甜茶 ; 茉莉酸
中图分类号 : S 66111 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 05132353X (2004) 0120016205
Accumulation of Jasmonic Acid in Apple Seedlings under Water Stress
Lan Yanping , Han Zhenhai 3 , and Xu Xuefeng
( Institute of Horticultural Plants , China Agricultural University , Beijing 100094 , China)
Abstract : Two apple species with different drought resistance were exposed to a polyethylene glycol2induced
water deficit . The concentration of jasmonic acid (JA) in roots , leaves and xylem sap were measured by gas
chromatograph. Sensitive increases of JA in roots , leaves or xylem sap were showed in two species. A significant
logarithm correlation existed between leaf stomatal resistance and concentration of JA in xylem sap or roots. This
suggest that JA in xylem sap may be the signal responsible for communication between roots and shoots in apple trees
under water stress.
Key words : Malus ; Water stress ; Malus sieversii ; Malus hupehensis ; Jasmonic acid
水分胁迫是影响作物生产力的一种最普遍的环境胁迫〔1〕。但许多研究表明 , 植物并非水分胁迫被
动的受害者 , 而是具有快速感知并主动适应的能力 , 其中 , ABA 在此过程中起信息传递的作用〔2〕。
近年来的研究表明 , 果树体内重要的次生物质茉莉酸 (jasmonic acid , JA) 及其甲基酯 (Methyl jas2
monate , MJ) 不但具有与 ABA 相似的结构与生理功能 , 而且参与了植物的抗逆反应 , 部分研究涉及到
抗旱性〔3 ,4〕。
本研究以新疆野苹果 〔Malus sieversii (Ledb) Roem. 〕和平邑甜茶 〔M. hupehensis (Pamp) Rehd. 〕
两个苹果种植株为试材 , 用气相色谱测定技术研究幼苗在水分胁迫下茉莉酸的积累及其与水分的关
系 , 为 JA 类物质在果树抗旱栽培生产上的应用提供理论依据。
1 　材料与方法
111 　材料及水分胁迫处理
试验于 1999～2001 年在中国农业大学园艺植物研究所植物培养室进行。选取均匀饱满的新疆野
苹果和平邑甜茶种子 , 用饱和漂白粉溶液消毒 15 min , 洗净后浸种过夜 , 4 ℃层积。选取发芽基本一
致的种子播种于蛭石内 , 生长室内培养。待幼苗出土并长至 2 片真叶时 , 移至营养液中培养。光/ 暗
比为 16 h/ 8 h。光强 400μmol·m - 2·s - 1 , 室温 24～28 ℃, 相对湿度 85 %。
幼苗生长 10 周后选取生长相对一致的幼苗 , 用清水小心洗净后 , 分别置于含有 20 %、30 %聚乙
二醇 (PEG, 分子量 6000) 的营养液中 , 进行水分胁迫处理。因 20 % PEG较 30 % PEG失水慢 , 因此 ,
可将前者视为缓慢胁迫 , 后者视为快速胁迫。以正常营养液培养的植株为对照。每处理 30 株苗 , 3
次重复。
112 　取样及测定
从处理开始 , 每小时取样 1 次 , 直到叶片下垂 , 共取样 6～7 次。样品包括根系、叶片和木质部
汁液 , 均为 3 个重复。根系自水中剪下 , 去离子水冲洗 3 次 , 吸干表面水分 , 剪取根尖白到黄色部
分 , 液氮速冻 , - 70 ℃保存。木质部汁液收集用 Else 等〔5〕的方法。水势测定用压力室法〔6〕。蒸腾速率
(Tr) 、气孔阻力 (RS) 等参数用Li2301 光合作用分析系统测定。
SA 的测定 : 材料加少量液氮研磨后 , 用 70 %甲醇在 4 ℃提取 24 h , 离心 , 旋转蒸发除去甲醇。
用 pH 812 的磷酸缓冲液溶解残留物后 , 加入少量 PVP (1/ 10) 搅拌 , 静置 5 min 后在 4200 g 的转速下
离心 5 min , 上清液用乙醚萃取 3 次 , 收集水相 , 用等体积正己烷萃取后 , 减压浓缩至 1 mL。样品溶
液用 N2 吹干 , 分别加入 1 mL 苯 - 石油醚 (1∶1) 和 116 % KOH - 甲醇溶液 , 室温反应 20 min 后 , 用 8
mL 水萃取 , 吸取上层溶液用 N2 吹干后 , 用 200μL 乙醇溶解后立即注入色谱仪。色谱条件 : 岛津公
司生产的 GC214A 气相色谱仪 , 氢火焰离子化光度检测器。柱温在 80 ℃下保持 5 min 后 , 以 25 ℃/ min
升到 180 ℃, 保持 15 min。柱压为 30 kPa , 汽化室温度为 240 ℃, 检测器温度为 290 ℃, 载气为 N2 , 流
量 50 mL/ min , 进样量为 016μL。取相同体积标准液和样品溶液分别进行测定。以保留时间定性 , 以
美国 Sigma 公司生产的标准 JA 作外标 , 峰高法定量。
2 　结果与分析
211 　叶片水势对水分胁迫的感应
图 1 , A 表明 , 水分胁迫下叶片水势随胁迫时间延长而持续降低 , 其中抗旱性较强的新疆野苹果
比抗旱性较弱的平邑甜茶水势下降得快。在胁迫处理 2 h 内 , 快速胁迫与缓慢胁迫使前者水势分别下
降 0139 MPa 和 0130 MPa , 后者降低 0138 MPa 和 0130 MPa ; 7 h 后 , 快速胁迫使二者水势分别降低 2124
MPa 和 2104 MPa , 缓慢胁迫则分别降低 1133 MPa 和 0182 MPa。
212 　苹果幼苗 JA 对水分胁迫的感应
21211 　根系 JA 对水分胁迫的感应 　快速胁迫下 , 新疆野苹果和平邑甜茶根系 JA 含量在 1 h 时出现第
一个峰值 , 分别为对照的 6158 倍、6162 倍 ; 6 h 时出现第二个峰值 , 分别为对照的 8196 和 8117 倍。
缓慢胁迫下 , JA 含量持续增加 , 新疆野苹果在胁迫 5 h 时达到最大值 , 为对照的 3196 倍 , 平邑甜茶
则在胁迫 4 h 后达到最大值 , 为对照的 4173 倍 (图 1 , B) 。
21212 　叶片 JA 对水分胁迫的感应 　图 1 , C 的结果表明 , 在快速胁迫下 , 新疆野苹果和平邑甜茶叶
片中 JA 均持续缓慢增加 , 并在 6 h 时达到最高 , 分别为对照的 6122 倍和 5189 倍。缓慢胁迫下 , 两个
种叶片中 JA 含量均呈单峰曲线 ; 新疆野苹果在胁迫 5 h 后达到最大值 , 为对照的 3116 倍 , 平邑甜茶
在胁迫 4 h 后达到最大值 , 为对照的 2198 倍。
21213 　茎木质部汁液 JA 对水分胁迫的感应 　由图 1 , D 可知 , 两个供试苹果种茎木质部汁液中 JA 含
量的变化均为单峰曲线 , 快速胁迫下 , 新疆野苹果在 6 h、平邑甜茶在 4 h 时 , 分别增加到对照的
4181 倍和 3184 倍。缓慢胁迫下 , 二者分别在 6 h 和 5 h 时 , 增加到对照的 3195 倍和 2173 倍。胁迫越
重 , JA 积累越高 ; 说明木质部汁液中 JA 含量能够反映根系的水分状态 , 可以作为信使参与对地上部
气孔行为的调控。
711 期 　　　　　　　　　兰彦平等 : 水分胁迫下苹果实生苗茉莉酸的积累及其与水分的关系 　　　　　　　　　
图 1 　水分胁迫下苹果叶片水势 ( A) 和根系 ( B) 、叶片 ( C) 、木质部汁液 ( D) JA含量的变化
Fig. 1 　Effect of water deficit stress on water potential of apple leaves ( A) and content of JA in apple roots ( B) ,
leaves ( C) , or xylem sap ( D) in apple seedlings
213 　JA含量与气孔阻力的相关性
21311 　根系、叶片 JA 含量与气孔阻力的相关性 　用对数方程来描述水分胁迫下苹果幼苗 JA 含量与
叶片气孔阻力的关系时 , 平邑甜茶在缓慢胁迫或快速胁迫下 , 其根系 JA 含量与叶片气孔阻力相关系
数分别为 r2 = 016098 3 3 、r2 = 015966 3 , 达显著水平 ; 叶片JA 含量与叶片气孔阻力相关系数分别为 r2
= 014369、r2 = 015411 , 相关不显著 (图 2 , A) ; 新疆野苹果根系 JA 含量与叶片气孔阻力相关系数分
别为 r2 = 016975 3 3 、r2 = 015823 3 , 显著相关 ; 叶片 JA 含量与叶片气孔阻力相关系数分别为 r2 =
015617、r2 = 015125 , 未达显著水平 (图 2 , B) 。
图 2 　水分胁迫下平邑甜茶 ( A) 与新疆野苹果 ( B) 根系、叶片 JA含量与气孔阻力的对数拟合曲线
Fig. 2 　Logarithm curve of leaf stomatal resistance and content of JA in roots or leaves of
Malus hupehensis ( A) and Malus sieversii ( B)
21312 　木质部汁液 JA 含量与气孔阻力的相关性 　缓慢与快速胁迫下 , 平邑甜茶木质部汁液 JA 含量
与气孔阻力呈显著对数相关关系 , 相关系数分别为 r2 = 016099 3 、r2 = = 017637 3 (图 3 , A) 。新疆野
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苹果木质部汁液 JA 含量与气孔阻力相关性达显著水平 , 相关系数分别为 r2 = 015021 3 、r2 = 016147 3
(图 3 , B) 。
图 3 　水分胁迫下平邑甜茶 ( A) 与新疆野苹果 ( B) 木质部汁液 JA含量与气孔阻力的对数拟合曲线
Fig. 3 　Logarithm curve of leaf stomatal resistance and content of JA in xylem sap of Malus hupehensis ( A) and Malus sieversii ( B)
3 　讨论
植物对干旱的适应性反应因植物种及品种的抗旱性不同而异〔7～9〕; 水分胁迫下 , 叶片水势的调节
能力与植株在田间的抗旱性有关〔7 ,10〕。本试验在苹果上的结果表明 , 水分胁迫下 , 抗旱性强的新疆野
苹果比对缺水敏感的平邑甜茶的水势下降得快。
基于 JA 与水分胁迫的关系研究 , Robert 等〔11〕提出 , JA 可能参与水分胁迫信号传递 , JA 的快速增
加可能调节对膨压降低的瞬时反应。在大豆叶片上的试验表明 , 细胞膨压降低时有 JA 的瞬时积累 ,
且来源于不同细胞的 JA 共同完成其在发育、防卫中的多重功能〔12〕。但 JA 对水分胁迫可能不进行长
期调节。Xin 等以玉米为试材研究指出 , 水分胁迫下玉米根系、地上部 JA 均有升高 , 并且其变化趋
势与 ABA 变化趋势相一致〔13〕; 这与 Parthier 等〔14〕提出的干旱、渗透胁迫等逆境因子会引起 JA 的积累
相吻合。本试验中不同抗旱性的苹果实生苗在干旱的初始阶段 , 其根系、叶片及木质部汁液 JA 含量
均表现出随胁迫程度加重而快速升高的趋势。JA 含量在短时间内的急剧升高 , 反映出 JA 的产生和积
累对干旱胁迫反应的敏感性 , 满足了作为干旱胁迫信号的首要条件〔15〕。至于水分胁迫下叶片气孔阻
力与根系、木质部汁液 JA 含量均呈显著或极显著对数相关关系 , 而与叶片 JA 含量的相关不显著的结
果 , 表明在本试验条件下 , 根源 JA 对干旱反应更敏感 , 在时空上对气孔行为的调控更快捷 ; 由于 JA
有可能象ABA 一样呈区隔化分布〔16〕, 因此 , 只有在进一步进行叶片中JA 的定位研究后 , 才有可能对
其原因给予更清楚的解释。
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